Høgskolen i Østfold Avdeling for informasjonsteknologi Lab Industriell IT Fag ITD 30005 Industriell IT Laboppgave 3. Gruppe-oppgave Test av USB IO-enhet. Regulering og HMI. Skal gjennomføres i løpet av uke 44 til 47. Demofrist og rapport: senest onsdag 23. nov 2016 Fil : C:\Word_filer\FAG\industriell_IT\lab_oppgaver\2016\HMI_lab3_oppg_nov2016.docx Skrevet ut av : /Robert Roppestad 27.10.2016 Antall sider : 6
Test av IO, regulering og HMI. side 2 Innledning Første del av oppgaven går ut på å teste I/O funksjonene til USB-6008/9 IO-enhet. Andre del går ut på å lage et system som regulerer en valgt prosess, samt å lage et HMI. Utstyr PC med Windows 8 eller 10. NI-USB-6008/6009 IO-enhet med tilhørende USB-kabel. (Lånes av RR). Driver NI-DAQmx (følger med i kit et). Lastes fra nettet. Visual Studio 2015. NI Measurement Studio (demo på nettet/fagets hjemmeside.) Multimeter og spenningskilde (power supply). Er på Kyb.lab en. Ledninger for å koble inn IO-enheten. Lampeprosessen for temperaturregulering. Står på Kyb.lab. Krav til løsningen. Løsningen skal demonstreres for RR senest onsdag 23. nov 2016. Det skal innleveres en rapport som dokumenterer utførelsen. Valgte løsninger skal forklares. Skjermdump av GUI og kildekode skal vedlegges. Oppgave 1. Kom i gang med IO-enheten, A/D, D/A, DIO. A. Sjekk at PC en er oppe og går med Win 8 eller 10. Installer Visual Studio 2015 hvis dere ikke allerede har gjort det. Se eget notat «Getting started» for innstallering av Visual Studio og drivere. Installer nødvendig drivere for I/O-enheten. NI-DAQmx, NI-Max m.m Koble NI-USB-6008 enheten til PC en. Driveren skal nå starte. Start programmet NI-MAX som følger med (ligger i National Instrument katalogen), og sjekk at IO-enheten virker som den burde ved å kjøre en test som dere finner slik: Under «My System» finner dere en rekke «knapper». Velg «Devices and interfaces». Dere skal nå se at NI-USB 6008 er dev1. Velg enheten, og dere får opp informasjon og mulighet for å kjøre test. Figur 1 viser hvordan NI-Max ser ut ved oppstart, og under test. Test både A/D, D/A og digitale inn/ut. Har benyttet RSE (Referenced Singel Ended) analog tilkobling til AI kanal 0 i dette eksemplet. Bruk et multimeter for å måle spenning (Volt) Bruk et power-supply for å påtrykke spenningr mellom 0 og 10 Volt. NB!! Ikke kortslutt eller koble signaler feil. Da ryker kortet. $$$$$$
Test av IO, regulering og HMI. side 3 For analog input: Ta gjerne bort avkrysningen for: Autoscale chart Mode: On Demand Ikke påtrykke spenning (volt) over 10 Volt!! Figur 1. NI-Max ved oppstart og test. B. Lag nå et Windows Form program i C#.Net som tester de forskjellige I/O funksjonene. Figur 3 viser en mulig løsning (kun et eksempel). Lag først en metode/funksjon som leser inn en spenning mellom 0 og 5 Volt på en valgt A/D kanal, og som deretter skriver voltverdien på skjermen. Bruk et power supply og et multimeter. Se figur 2. Varier spenning og sjekk nøyaktigheten til A/D omformeren med et multimeter. Vis dette i en tabell. Dere bør teste verdier mellom 0 og 5 volt i et intervall på 0.5volt. Hvor nøyaktig er A/D-omformeren? Figur 2. Test med multimeter og Power supply.
Test av IO, regulering og HMI. side 4 Utvid programmet med en metode/funksjon som legger en spenning ut på en valgt D/A. Skriv spenning på skjermen, og benytt et multimeter for å teste nøyaktigheten til D/A omformeren. Vis dette med en tabell tilsvarende som du gjorde for A/D-omformeren. Hvor nøyaktig er D/A-omformeren? Utvid programmet med en metode/funksjon som setter en valgt digital utgang høy. Sjekk med en prøvelampe/multimeter. Utvid programmet med en metode/funksjon som leser inn en digital inngang. Vis på skjermen hvilken kanal som er satt høy/lav. Figur 3. Eksempel på GUI for test av I/O-enheten. Samle alle oppgaver som IO-enheten skal utføre i en egen DAQ-klasse med metoder som utfører A/D, D/A, DIO. Test at metodene virker som de skal. Oppgave 2. Regulering med enkelt HMI. Lag nå en ny applikasjon som kan utføre regulering av en valgt prosess. (Temperaturregulering på lampeprosessen er OK å benytte, se figur 4.) Figur 4. Lampeprosessen koblet opp mot IO-enheten.
Test av IO, regulering og HMI. side 5 En Timer kan brukes for å kjøre reguleringssløyfa periodisk. Brukeren skal kunne endre setpunktet mellom 0 og 100%. PID parametrene (K, Ti, Td og samplingstiden T) skal også kunne endres av brukeren. Benytt en anerkjent regulatoralgoritme. Lag helst en egen PID-klasse med en metode som kan utføre PID-regulering. Setpunkt, prosessverdien og pådraget skal kontinuerlig vises i vinduet. Figur 5 viser noen eksempel på mulig løsninger. Bruk gjerne Windows-kontrollere som: Knapper, Spinner, Progressbar, Listebox, Editboks. Det ligger også ActiveX kontrollere på nettet (søke selv) som kan være OK å benytte. Prøv å legge inn et «vindu/trend» som plotter temperaturen grafisk. Figur 5. Eksempler på GUI for regulering av en prosess. Test systemet mot prosessen. Finn gunstige regulatorparametere. Skal vedlegges rapporten. Test sprang i referansen, og kontroller at dere har et godt stabilt system som regulerer med null stasjonær feil. Sjekk at programsystemet og prosess oppfører seg som forventet. Kommenter hvordan løsningen deres virker. Test forskjellige samplingstider som T = 1, 2, 4, 10 sek. Beskriv hvordan reguleringen virker med de forskjellige samplingstider.
Test av IO, regulering og HMI. side 6 Frivillig oppgave for å forbedre HMI et. Oppgave 3. Bruk av Measurement Studio, MS. Installer Measurment Studio (full versjon som kan lånes av RR eller en demo-versjon som dere finner på nettet). Sjekk denne linken. http://sine.ni.com/np/app/main/p/docid/nav-99/lang/no/dere skal med hjelp av MS lage et forbedret HMI i Visual Studio. Bruk Wizards fra MS. Legg inn knapper, trender og grafer, slik at HMI et får et mer profesjonelt preg enn det dere laget i oppgave 2. Eksempel fra MS er vist i figur 6. Test mot lampeprosessen. Kommenter løsningen dere har benyttet. Figur 6. HMI med Measurement studio Figur 7. Eksempel på HMI ved bruk av Measurement Studio.